钙钛矿型有机金属卤化物相稳定机理研究重要进展

发布日期:2021-08-17     浏览次数:次   

  我院毛秉伟教授、梁万珍教授、谢兆雄教授、颜佳伟教授、田中群教授课题组合作在钙钛矿型有机金属卤化物材料相稳定性机理研究方面取得重要进展,相关结果以“Revealing phase evolution mechanism for stabilizing formamidinium-based lead halide perovskites by a key intermediate phase”为题,在线发表于Chem (DOI: 10.1016/j.chempr.2021.07.011)

钙钛矿太阳能电池是近年来化学、材料、能源等领域的研究热点之一。目前,人们通常利用组分工程、添加剂工程和器件工艺优化等思路,以FAPbI3为基础, 在前驱体溶液中引入溴离子、氯离子或是铯离子以及甲胺离子形成多元复合钙钛矿,并通过优化其组成和比例来抑制甲脒基钙钛矿的相变。然而人们仍然缺乏在分子和结构层次上对甲脒基钙钛矿的相变过程与相稳定机理的认识。

本研究通过在FAPbI3体系引入溴离子,捕获到其相变过程中三个具有新相结构的中间体。结合单晶结构分析和理论计算,发现钙钛矿铅卤八面体结构演化过程和阳离子的填充规律严格地遵循离子晶体所适用的鲍林规则。通过提高共顶点卤素的含量与立方体笼子的含量就可以有效地提升钙钛矿相的结构稳定性。据此,揭示了氯、溴、铯和甲胺在抑制甲脒基钙钛矿相变过程中的关键作用,为制备高效且稳定的钙钛矿太阳能电池提供了重要指导和新的研究思路。

  

我院博士后南子昂、研究助理陈亮和博士生刘琪为该研究的共同第一作者。博士生王苏恒、谭艳艳、惠勇参与了表征与制备工作。牛津大学博士后陈志昕、博士生康韶宇与苏黎世联邦理工学院博士生吉家葆在构效关系讨论中给予了重要的启发。该研究得到了国家自然科学基金(项目批准号:217278072183300621931009),科技部重大基础研究计划(项目批准号:2016YFA0200703)的资助。我校郑南峰教授、张洪良教授、王忻昌副教授、曹凌云博士、瞿航博士,清华大学王泉明教授、山西师范大学李士利副教授、华南理工大学王宇副教授、南方科技大学华煜辉博士、日内瓦大学杨华艳博士、理学公司严子耳博士、果壳网刘冬宇对文章的组织和提升给予了重要的帮助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.07.011

 

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